Gabor地表一致性反褶积算法研究与应用

目前普遍应用的地表一致性反褶积可在假设地震子波平稳的条件下对地震记录在共炮点、共检波点、共偏移距和共中心点4个域进行谱分解,但没有考虑实际地下介质的衰减影响。为更真实地反映地下介质的反射特征,对地震数据做Gabor地表一致性反褶积。该方法是在时频域内对地震数据进行反褶积,能够同时消除子波激发、接收效应和地层衰减影响,并利用偏移距和共中心点信息参数化反褶积算子的Q函数组分,在炮检域及共中心点域估算震源激发、检波器接收和地层衰减效应。该方法在庐枞矿集区地震资料处理中与其他地表一致性反褶积相比,抗噪性强,具有相位调整、薄层反射增强的特点,并克服了空间上同一层波组不同时窗内频率补偿过头或不均匀现象,提高了地震信号的分辨率。     

基于同步挤压广义S变换的尖灭点识别方法

受地层的吸收衰减作用影响,地震子波在地下传播时会发生振幅衰减、相位畸变,导致地震数据的分辨率降低,导致地层尖灭难以通过地震剖面反射特征准确识别.为解决地震剖面上尖灭点位置识别不准确的问题,利用同步挤压广义S变换高时频分辨率与聚焦性的优势,研究从时频域进行尖灭点识别的可能性,提高尖灭点的识别精度.通过模型试验发现:地层尖...     

地震波与地层共振匹配的探讨与应用

在地震资料采集、处理中,低信噪比资料和深部地震信号的信噪比提升非常困难,提高信噪比是该类地震资料处理中最关键的一环,是决定最终成像品质的关键。针对该问题,首先从地震波在粘弹性介质中的传播规律出发,详细分析了粘弹性介质对其内部传播地震波的频率、能量和信噪比的影响,总结了地震波在经过地下粘弹介质传播后频率、能量和信噪比的衰减规律和低信噪比地震资料的频率、能量特点;然后讨论了地震波与地下岩层的谐振,并分析了它们之间的谐振与地震资料频带、能量之间的关系,提出了通过改造地震记录频率使之与地下岩层共振频率带匹配来改善地震资料成像品质的观点;最后讨论宽带Ricker子波的原理及其优点,提出应用宽带Ricker子波对地震记录进行子波整形,最终实现地震资料与地层响应频率的匹配,从而提高地震资料信噪比的具体应用方法。该方法已在多个区域的地震资料处理中应用中,并取得了良好的应用效果。这表明,通过地震资料与地层响应频率匹配的方法,可有效地提高低信噪比地震资料的信噪比,为低信噪比地震资料的处理提供了一条具有参考意义的思路。     

吸收介质中射线路径,走时与振幅计算——基于一阶扰动方法

实际地层由于波前扩散、地层吸收和散射等原因发生衰减,为得到更加详细的地下信息和分辨率更高的图像,基于波前构建法的射线追踪,实现了吸收介质中对射线路径,走时与振幅的计算。计算表明吸收介质中的波动属性是复值;当Q为5~20时,衰减是可见的,明显的;而当Q30时,衰减微弱,为弱衰减介质。对吸收介质中的射线追踪进行计算,可提高地震波的分辨率,得到更清晰的地震记录。     

炸药震源激发近区介质的粘滞性分析

在我国陆地石油勘探中,炸药震源依然是地震勘探的主要震源,炸药爆炸后会产生不同的分区,包括空腔、过渡区和弹性区。如今对地震子波产生机理的分析主要是基于等效球腔模型,忽略了过渡区对波传播特征的影响。为了定性描述过渡区的岩石破碎和永久形变对地震波传播特征的影响,将模型简化为粘弹性介质。这里在Kelvin粘弹性模型基础上推导了地震波传播的相速度和品质因子Q的表达式,并对Kelvin粘弹性模型进行数值模拟,从振幅、相位及频率的角度,分析品质因子Q对地震波传播特征的影响。结果表明,地震波在粘弹性介质中传播时,振幅、频率及相位特征是有变化的,这为研究炸药震源激发产生地震子波的机理提供了理论方向,为实际介质中的地震记录特征分析提供了理论基础,同时对补偿粘滞性因素的影响、提高地震资料的品质具有重要的实际意义。     

地下空洞地震瑞雷波的旋转交错网格有限差分数值模拟

将真空法和旋转交错网格相结合,实现了地下空洞高阶旋转交错网格波场数值模拟,克服了旋转交错网格在模拟自由边界条件时只在空间二阶差分时稳定的不足。通过和已有普通交错网格下改进的真空法对比,验证了该方法的正确性和稳定性。为了减弱模型人工边界产生的反射,采用了吸收效果较好的完全匹配层技术。模拟了不同模型参数组合情况下的地震波传播以及地震波与地下空洞的相互作用,通过对比不同参数组合的地震记录和波场快照,以及包含空洞和不含空洞地震记录和波场快照,分析了地震波在地下存在空洞时的传播特征以及震源子波频率、地下空洞大小和埋深对地表地震记录的影响。     

基于改进广义S变换二次时频谱反褶积在南海工区的应用

传统的时频域反褶积模型虽然吻合地震子波在粘弹性介质传播过程中的衰减特征,但受拟合函数和时频分析窗函数的影响,使得其算法缺乏稳定性和准确性。为了避免这一问题,推导出一种基于改进广义S变换二次时频谱反褶积方法。利用改进广义S变换的灵活性来获取非平稳地震记录时频谱,再对其傅里叶变换得到二次时频谱,从而以一种低通滤波的方式提取子波时频谱,实现二次时频谱反褶积。经理论模型论证和实际数据处理结果表明,利用二次时频谱提取子波具有较高的准确性,同时能够有效地分辨薄层,在不用考虑Q值的条件下直接恢复地震波被地层吸收所引起的衰减。     

Kelvin—Voigt黏弹性介质地震波场数值模拟与衰减特征

利用高阶交错网格有限差分模拟Kelvin-Voigt黏弹性介质中传播的地震波,同时将完全匹配层吸收边界条件引入到其边界处理中。数值模拟结果表明,完全匹配层吸收边界效果好,高阶有限差分能模拟得到的黏弹性介质波场精度较高。对模拟的黏弹性波场进行分析,表明介质的粘滞性使地震反射波的能量变弱,高频衰减明显,并比低频衰减得快,主频向低频方向移动,有效频带变窄,即降低了地震波的分辨率;并且反射转换波比反射纵波要衰减得快;而且还随着传播距离的增加,其峰值频率也逐渐降低。通过数值模拟分析具有不同的粘滞系数介质对地震波的吸收和衰减,结果表明随着粘滞系数的增大,地下介质对地震波的吸收衰减更明显。     

饱和孔隙介质中非均匀震电平面波

采用描述地下流体饱和孔隙介质中弹性波与电磁场耦合现象的Pride方程组,利用Helmholtz分解,求解了非均匀震电耦合平面波解,推导了流体饱和孔隙介质中传播的非均匀震电平面波的能流表达式,讨论了非均匀震电平面波的能量特征.结果表明,非均匀震电平面波的平均能流在传播矢量和衰减矢量构成的平面内传播,伴随电磁场对纵波模式的能流没有贡献.当动电耦合系数为0时,震电平面波的能流表达式可退化为Biot弹性波的能流表达式。     

探地雷达有限元数值模拟及衰减特性探讨

从Maxwell方程组出发,推导了带衰减项与不带衰减项的探地雷达(GPR)有限元波动方程。利用matlab平台编译了二维GPR有限元正演模拟程序。通过对典型模型例子的模拟分析,给出了GPR电磁波衰减比的概念及其计算公式,加深理解了GPR电磁波在不同介质中的传播特性。在GPR正演模拟中,必须考虑衰减项的吸收作用,得到的模拟结果更符合GPR电磁波在地下介质中的传播规律,更有助于理解和掌握地下介质中探地雷达波的传播规律,对探地雷达资料的地质解释具有更好地指导意义。     

基于高阶统计的时变子波估计及其应用

地震子波估计是地震资料高分辨处理、解释的基础,快速准确地估计地震子波具有重要意义。笔者利用三谱估计子波的振幅谱,根据峰度最大值准则提取子波的相位,规避了相位的卷绕问题,并讨论了该准则的适用条件。比较了不同窗函数的特性,最终选定Hamming窗函数滑动求取时变子波。利用变频雷克子波模型讨论了时变子波提取的有效性。应用到实际资料处理中,与不同主频的雷克子波标定的地震记录进行对比分析。结果表明:该方法使得子波振幅谱估计更加稳定,相位谱估计更易于实现,与实际情况更加符合。     

有耗介质探地雷达波传播衰减特性的研究

探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种浅层地球物理勘探方法,探地雷达超高频、宽频带脉冲电磁波在地下有耗介质中的衰减特性是一个十分复杂的过程。本文从电磁波传播的麦克斯韦方程出发,较为系统地研究和分析了雷达脉冲电磁波在有耗介质中传播的衰减特性,对研究雷达脉冲电磁波在地下有耗介质中的传播机制有指导意义。     

局部时频变换域地震波吸收衰减补偿方法

地震信号在地下传播时会受到地层吸收衰减的影响,从而降低了地震资料的分辨率。因此地震波吸收衰减补偿是地震资料处理中的一项重要环节。本文研究的地层吸收衰减补偿方法主要基于局部时频变换(LTFT),该方法能够调节选取谱分解的频率范围和频率采样间隔,解决了短时傅里叶变换固定时窗和小波系数无法提供波形频率的精确估计值问题,适用于非平稳地震信号的时频分析。在求取地层Q值的方法中,频谱比值法具有高效简单的特点,有着广泛的应用范围。本文假设地下介质为层状变Q模型,使用局部时频变换将信号转换为时频域,通过频谱比值法求出各层的Q值,最后根据Kolsky衰减模型来补偿地震信号。理论模型测试和实际资料处理的结果表明,本文提出的方法能够有效恢复衰减信号,提高地震资料的分辨率。     

VSP资料的程变反Q滤波

因为ＶＳＰ（垂直地震剖面）可在井下不同深度直接观测震源子波的变化,因此被认为是能够提供唯一有价值的地震波衰减资源的来源。利用实际地层中波的衰减测量结果,可以对ＶＳＰ记录的地震波能量损失进行补偿。目前大多数ＶＳＰ的反Ｑ滤波都是直接套用地面地震资料的反Ｑ滤波方法,我们称之为ＶＳＰ资料的非程变反Ｑ滤波法。即对ＶＳＰ经过波场分离和静态时移后得到的上行波分别进行反Ｑ滤波。但是,ＶＳＰ并不像地面反射地震记录那样射线是双程路径的,它的下行直达波是单程走时,而上行反射波的走时介于单程和双程走时之间,因此,ＶＳＰ所记录的地震波衰减程度与地面地震资料所记录的地震波的衰减程度是不同的。本文根据ＶＳＰ上、下行波各自的波场特点,推导出ＶＳＰ特有的反Ｑ滤波数学表达式。该表达式与地面地震记录反Ｑ滤波的表达式所不同的是增加了一个校正因子,该校正因子是传播路程（或传播时间）和品质因子Ｑ的函数,我们称该方法为ＶＳＰ的程变反Ｑ滤波法。经过数值模拟计算表明,该方法对ＶＳＰ的地震波振幅和频率衰减的补偿具有明显的效果。     

VSP资料约束地层反滤波研究

浅地表的低速带和地层滤波作用导致地震信号的能量衰减,地震子波的高频快速衰减,速度频散的子波变形,对地震底层分析带来了严重的影响。地层反滤波算法就是为了消除地层对子波的影响,利用VSP中的直达下行波推算出每个地层滤波算子,计算出各个地层滤波算子的反算子,然后利用这些反算子恢复出地表记录中损失掉的高频成分,减弱地层滤波对波形的影响,增加地表记录的频率成分和波形的准确度。分析实际地震资料表明,经过地层反滤波处理后的记录频率成分明显提升,地质构造更加准确、清晰。     

地震波衰减及补偿方法

地震波在地下介质中传播时,由于地下介质的吸收衰减作用,地震波的部分弹性能量不可逆转的转化为热能而发生耗散,使得地震波的能量发生衰减,相位产生畸变,降低了地震资料的分辨率和信噪比。为了实现对地震波的吸收衰减进行补偿,国内外许多学者在这方面做了大量的研究工作。笔者简单介绍了地震波的衰减机制和影响地震波衰减的主要因素,重点概括了各种地震波衰减补偿的研究方法,如反Q滤波方法、时频分析方法和反Q偏移方法,分析了各种补偿方法的优缺点。最后用黏声波逆时偏移方法对地震波衰减进行了补偿,并预测了地震波衰减补偿研究的发展趋势。     

子波整形提高合成地震记录质量

阐述合成地震记录的制作原理,利用测井数据计算出反射系数。根据地震波传播机制,通过三维地震数据统计得到子波,由此计算出原始合成记录。再根据过井剖面建立褶积模型,对子波进行整形,得到一个随时间变化的地震子波,最终得到与地震数据的波组特征相吻合的合成地震记录。为精细储层描述打下了坚实的基础。     

第四章 地震勘探

地震勘探是最重要的物探方法中的一种,它是根据人工激发的地震波在地壳內传播的特点,来研究地壳地质結构的一种方法。一地震勘探的基本原理在地下进行爆炸或用重錘敲击地面时,就产生地震波,它以一定速度向四处传播。設地震波在介质中传播速度为V,在离爆炸点O一定距离r处有一点M,在波到达之前,M点处于靜止状态。在时間     

TEM拟地震解释中的反射系数确定

在反射波地震勘探中,能观测到输入大地中的地震波在介质的分界面上的反射,这些反射组成的时间序列就是地震记录,而记录上所显示的反射序列可以看作是地下介质的脉冲响应。TEM电磁波场源同样存在二次波和透射波,从电磁波和弹性波在介质中传播的相似性角度认识,存在二次场拟地震解释的条件。其中,对它们的反射系数函数的对比分析,是认识两者有机地联系的关键。本文就是基于上述理论,运用解释地震资料的方法解释电磁法资料。      

不耦合装药爆破对硬岩应力场影响的数值分析

爆破地震勘探石油是一种重要的方法,但爆破地震效应与爆破参数、地质条件等密切相关。采用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对柱状炸药与药孔壁之间为空气或其他介质以及空隙间距变化时碳酸盐岩岩石中爆炸应力波的传播规律和爆炸地震波能量的衰减特性进行了数值模拟研究,得到了不耦合装药爆炸时岩石应力、振动速度的衰减规律以及与不耦合系数、间隙介质的关系,分析了不耦合效应对爆炸地震波能量的影响。研究表明,不耦合或耦合不好时会使岩体中爆炸应力波的强度大大降低;耦合状态对岩体应力及速度的衰减系数和衰减指数影响较大;在空隙中注水或灌满泥浆会改善它们的耦合关系,增大下传的爆破能量。所得成果可为我国西南地区优选适合碳酸盐地层地震勘探的激发因素提供技术途径和方法。